某轿车基于BTPA方法在解决加速行驶车内噪声中的应用

某轿车基于BTPA方法在解决加速行驶车内噪声中的应用

宋文凤

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心230601）

摘要：利用BTPA（双耳传递路径分析）的方法对公司某款轿车进行加速行驶车内噪声分析，得出主要传递路径，并对主要传递路径上的关键部件悬置支架、发动机隔热罩等进行分析优化，为NVH性能提升提供了宝贵的经验。

关键词：BTPA；传递路径；

1引言

汽车噪声、振动及因其而引发的车辆乘坐舒适性问题，即NVH（Noise,Vibration&Harshness）问题，已经成为评价一辆车的舒适性的主要指标，它给用户的感受最直接，越来越影响到产品的美誉度和市场占有率，因此受到各大整车制造企业和零部件企业的普遍关注。

2加速行驶车内噪声问题分析

某车型在沥青道路上加速行驶时，与竞品车一起主观评价，主观感受与竞品车相比，车内噪声嘈杂，发动机透过音大，严重影响整车舒适性。在沥青道路上进行Ⅲ档全油门加速车内噪声客观数据采集，并对车内噪声进行反复滤波回放，确认问题点及其声学特性如表1。

表1Ⅲ档全油门加速车内噪声声学特性

3加速行驶车内噪声产生机理

加速行驶车内噪声主要是动力系统产生的噪声，根据传递路径不同加速行驶车内噪声分为空气传递噪声和结构传递噪声：

主要机理如下：

动力系统包括发动机、变速箱、进气系统、排气系统、传动轴系等产生的辐射噪声通过车身与外界相通的缝隙或穿过车身传到车内被人耳听到。

动力系统产生的振动通过与车身相连的悬置或支架引起车身振动向车内辐射噪声。

动力系统噪声振动的一个明显特征就是与发动机转速和发火阶次密切相关，加速时它们是车内噪声主要的噪声源。

4BTPA加速车内噪声分析

4.1双耳传递路径分析（BTPA）原理

传递路径分析主要就是将车内噪声问题简化为源—传递路径—响应这个模型系统来表示。车内乘员所感受到的噪声是各激励源将激励通过各条路径传递至车内的结构声和空气声叠加而生成。源作为系统的激励包括噪声和振动源，即是作用到系统上的声压和力，传递函数表示源和响应之间的关系，传递路径的动力学特性通过和表示在BTPA模型中，目标响应可表示为：

4.2BTPA车内噪声试验分析

4.2.1模型搭建

利用BTPA的方法首先采集Ⅲ档全油门加速工况各激励源载荷，包含进、排气管口、发动机包络面、变速箱包络面四个空气声激励源，悬置、排气吊挂、轴头、空调管四个结构声激励源。再利用力锤代替动力系统对悬置、排气吊挂、轴头、空调管各方向的激励，测得已知的振动源，利用标准的体积声源代替进、排气管口、发动机包络面、变速箱包络面测得已知噪声源，利用BTPA软件计算出这些源与驾驶室内响应点（驾驶员噪声）的各个路径的传递函数，通过对某车整车共计36条结构传递路径及12条空气传递路径对车内响应点—驾驶员噪声贡献量的叠加拟合，最后完成整车传递路径分析模型搭建。

通过BTPA模型拟合的车内噪声与实测车内噪声声学特性基本吻合，可以判断出路径的数据采集是完整的.

4.2.2贡献量分析

结合主观评价识别的问题点频率范围，利用模型搭建及软件分析识别出每个问题点主要贡献路径。主要有4个问题点和对应的4个路径方向，如表2。下一步针对每个问题点和对应的路径方向进行原因排查，为找出可整改的方案做准备。

表2贡献量分析结果

4.2.3问题点传递路径分析及整改效果预测

4.2.3.1230Hz、420-470Hz右悬置传递路径分析和整改效果预测

1）问题频段内发动机主动端无明显较大共振带；

2）悬置安装点/车内NTF在此频段达标无异常；

3）置隔振率在Y向230Hz、Z向420-470Hz产生突变；

4）230Hz共振带优化效果预测：修改隔振率后，230Hz共振带显著减弱，如图3；

5）420Hz-470Hz优化效果预测：修改隔振率后，420Hz-470Hz共振带显著减弱，如图3。

4.2.3.2540-710Hz辐射声传递路径分析和整改效果预测

1）发动机后部本体辐射声存在严重共振带；

2）540-710Hz共振带优化效果预测:去除发动机后部辐射声后，加速工况明显减弱，如图4。

图3230Hz、420-470Hz共振带优化效果预测

图4540-710Hz、二阶辐射噪声优化效果预测

4.2.3.33000rpm以上二阶声右悬置传递路径分析和整改效果预测

1）右悬置发动机主动端3000rpm以上存在较严重二阶激励。

2）右悬置隔振率和车身安装点/车内NTF频率段100-170Hz达标；

3）3000rpm以上二阶声优化效果预测：去除右悬置影响后，二阶噪声得到显著减弱，如图4。

5优化验证分析

5.1右悬置支架优化验证

将主动端支架Z向模态由450Hz提高到600Hz以上，被动端支架Y向模态由230Hz提高到300Hz以上，右悬置Y向230Hz、Z向420-470Hz共振消除，车内驾右位置230Hz、420-470Hz共振带得到明显减弱。

5.2排气隔热罩优化验证

单层镀铝板改为三层镀锌板，安装点增加至11个，并在中间层填充陶瓷纤维阻尼材料，优化后加速工况540-710Hz共振带基本得到消除

5.3右悬置安装点后移验证

右悬置后移45mm后，左右悬置弹性中心轴与发动机扭矩轴偏差由38mm优化至15mm（极限位置），右悬置主动段二阶激励明显减小，加速工况3000rpm以上二阶优化效果良好.

结论

本文通过对开发过程中遇到的加速车内噪声大进行优化，利用BTPA的方法，按照源—传递路径—响应的思路，进行BTPA模型的搭建，对有引起加速车内噪声大的路径进行分析、排查、验证，并利用BTPA搭建的模型进行路径和整改效果的评估，将引起车内噪声大的最优方案锁定在发动机悬置支架、排气隔热罩。通过对这些件的整改，最终解决了加速车内噪声大的问题，改善了车内声音品质。

参考文献

[1]庞剑，何华.汽车噪声与振动—理论与应用[M].第一版，北京：北京理工大学出版社，2006年.

[2]马大猷.噪声与振动控制工程手册[M].第一版，北京：机械工业出版社，2002年.

[3]靳晓雄张立军江浩《汽车振动分析》.同济大学出版社.